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Schraubenradzähler
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Die Erfindung betrifft einen Schraubenradzähler mit einem Durchströmgehäuse,
einem in dem Durchströmgehäuse drehbar gelagerten Schraubenrad mit einer Mehrzahl
von Flügeln und einem im Durchstromgehäuse am Umfang des Schraubenrades feststehend
angeordneten, auf das Vorbeilaufen der einzelnen Flügel des Schraubenrades ansprechenden
und dabei jeweils einen Zählimpuls liefernden Meßfühler.
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Ein solcher Schraubenradzähler ist beispielsweise bekannt durch die
US-PS 3.623.835 oder die US-PS 5.788.142.
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Eine einwandfreie Messung mittels solcher Schraubenradzähler setzt
voraus, daß das Schraubenrad intakt ist, daß also beispielsweise keine Flügel des
Schraubenrades abgebrochen oder verbogen sind. Es muß auch gewährleistet sein, daß
das
Schraubenrad eine definierte Lage im Durchstrbmgehäuse innerhalb
vorgegebener Toleranzen einnimmt. Sowohl ein radialer Schlag des Schraubenrades
als auch eine axiale Verlagerung des Schraubenrades zu den Kanten des Meßraumes
hin können bei Vberschreiten vorgegebener Toleranzen zu einer Veränderung der Charakteristik
des Schraubenradzählers führen. Solche Veränderungen im Schraubenradzähler sind
von außen nicht ohne weiteres feststellbar, so daß der Schraubenradzähler u.a. über
lange Zeit die Durchflußmengen falsch zählt. Das kann zu schwerwiegenden finanziellen
Verlusten führen.
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Bei einer bekannten Konstruktion (US-PS 3.623.835) wird angestreut,
das Schraubenrad möglichst genau und verschleißfrei zu lagern. Zu diesem Zweck wird
die Achse des Schraubenrades über Spitzen in Edelsteinlagern gelagert und außerdem
durch magnetische Kräfte in den Lagern entlastet. Eine solche Lagerung ist sehr
aufwendig. Trotzdem ist dort keine Kontrolle darüber gegeben, ob die Lagerung die
gestellten Anforderungen tatsächlich erfüllt, und weiterhin, ob eventuell Fehler
durch Beschidigung der Flügel des Schraubenrades auftreten.
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Es ist versucht worden, Beschädigungen von Flügeln des Schraubenrades
dadurch zu erkennen, daß die Folge der von dem Meßfühler gelieferten Signale mittels
eines Oszillographen beobachtet wird. Das ist jedoch kein geeignetes Mittel zur
Dauerüberwachung des Schraubenradzählers.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schraubenradzähler
der eingangs definierten Art laufend auf Fehlen oder
Beschädigung
von Flügeln des Schraubenrades oder Radialschlag des Schraubenrades zu überwachen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein als Referenzfühler
dienender zweiter Fühler axial vor dem Schraubenrad gehäusefest angeordnet ist,
daß mit dem Schraubenrad ein Markenträger angeordnet ist, welcher Marken trägt,
auf die der Referenzfühler mit Zählimpulsen anspricht, daß eine Vergleichseinrichtung
vorgesehen ist, auf welche die Zählimpulse von Meßfühler und Referenzfühler aufschaltbar
sind und welche bei Abweichung von dem sich aus Flügulzahl und Markenzahl ergebenden
Verhältnis der Impulszahlen ein Fehlersignal liefert.
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Bei Jeder Umdrehung des Schraubenrades liefert der Referenzfühler
eine vorgegebene Anzahl von Zählimpulsen. Die Anzahl der von den Flügeln des Schraubenrades
hervorgerufenen Zählimpulse am Meßfühler muß hierzu in einem definierten Verhältnis
stehen. Fehlt ein Flügel des Schraubenrades oder wird ein Flügel durch einen Schlag
des Schraubenrades vom Meßfühler nicht erfaßt, dann stimmt dieses Verhältnis nicht
mehr, so daß die Vergleichseinrichtung ein Fehlersignal liefert. In ähnlicher Weise
wird auch ein Fehlersignal erzeugt, wenn der Referenzfühler aus irgendeinem Grunde
(was auch möglich ist) nicht die vorgeschriebene Anzahl von Zählimpulsen liefert.
Durch das Fehlersignal wird
die Punktion des Schraubenradzählers
zunächst nicht beeinflußt.
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Es leuchtet beispielsweise eine Signallampe auf, die den Benutzer
veranlassen, die Ursache der Störung zu suchen. Dazu können dann z.30 die Impulsfolgen
mittels eines Oszillographen betrachtet werden.
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Ein Ansprechen der Anordnung auch auf axiale Verlagerung des Schraubenrades
infolge ausgelaufener Lager wird dadurch ermöglicht, daß der Referenzfühler stromab
von dem Schraubenrad in geringem Abstand von dem Markenträger angeordnet ist und
daß der Markenträger eine sich senkrecht zur Umlaufachse erstreckende Scheibe ist,
die eine Mehrzahl von Marken trägt, welche bei einem Kontakt zwischen Scheibe und
Referenzfühler abreibbar ist.
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Wenn sich durch ausgelaufene Lager das Schraubenrad axial um mehr
als die zulässige Toleranz verlagert hat, bei der eine Veränderung der Charakteristik
des Schraubenradsehlers noch nicht eintritt, dann kommt. die Scheibe an dem Referenzfühler
reibend zur Anlage. Hierbei werden die Marken während des Umlauf 5 der Scheibe abgerieben,
so daß schließlich durch den Referenzfühler keine Zählimpulse mehr geliefert werden.
Hierauf spricht die Vergleichseinrichtung ebenfalls an.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
3 bis 5.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme
auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Fig.1 zeigt einen abgebrochen dargestellten
Längsschnitt durch einen Schraubenradzähler nach der Erfindung Fig.2 zeigt in vergrößertem
Maßstab in axialer Richtung gesehen den Markenträger bei dem Schraubenradzähler
von Fig.1 Fig.3 zeigt schematisch die zugehörige Schaltung.
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In Figur 1 ist mit 10 ein Durchatrömgehäuse des Schraubenradzählers
bezeichnet, das abdichtend in einem Zählergehäuse 12 sitzt. In dem Durchströmgehäuse
10 sind in üblicher Weise ein stromlinienförmiger vorderer Verdrängungskörper 14
und ein hinterer Verdrängungskörper 16 gehaltert. Zwischen den Verdrängungskörpern
14, 16 und dem Durchströmgehäuse 10 ist ein mantelförmiger Strömungskanal gebildet.
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Zwischen der glatt abgeschnittenen Rückseite des vorderen Verdrängungskörpers
14 und der Vorderseite des hinteren Verdrängungskörpers 16 ist ein Schraubenrad
20 angeordnet. Das Schraubenrad 20 weist einen topfförmigen Mittelteil 22 auf der
stromabwärts, d.h. zu dem hinteren Verdrängungskörper 16 hin offen ist und mit seinem
Rand 24 über einen vorstehenden zylindrischen Ansatz 26 des hinteren Verdrängungskörpers
greift
Der Verdrängungskörper 16 ist hohl, und der Ansatz 26 ist
durch eine Stirnplatte 28 abgeschlossen. Das Schraubenrad 20 ist mit einer Welle
30 in Lagern 32, 34 gelagert, die in der Stirnplatte 28 und einer Zwischenwand 36
des Verdrängungskörpers 16 sitzen. Auf der äußeren Mantelfläche des Randes 24 sitzen
Flügel 38 in einem Meßraum 40, welche im wesentlichen den Strömungskanal 18 zwischen
Einlauf 42 und Auslauf 44 überdecken.
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Im Durchströmgehäuse 10 sitzt ein Führungsstück 46, in welchem ein
als Hochfrequenz-Näherungsschalter ausgebildeter Meßfühler 48 mittels eines Feingewindes
50 radial verstellbar geführt ist. Ein solcher Hochfrequenz-Näherungsschalter enthält
bekanntlich einen Oszillator mit zwei induktiv gekoppelten Rückkopplungsspulen.
Bei Annäherung eines elektrisch leitenden Teils an diese Rückkopplungsspulen erfolgt
eine Bedämpfung durch Wirbelströme, so daß die Schwingungen des Oszillators abreißen.
Das wird in einen Zählimpuls am Ausgang des Meßfühlers 48 umgesetzt. Durch das Feingewinde
50 kann der Meßfühler 48 radial so eingestellt werden, daß bei richtig zentraler
Lagerung des Schraubenrades 20 jeder Flügel des Schraubenrades gerade einen Zählimpuls
liefert.
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Es ist weiterhin ein in gleicher Weise als Hochfrequenz-Näherungsschalter
ausgebildeter Referenzfühler 52 mittels eines Feingewindes 54 axial verstellbar
in der Stirnplatte 28 stromab von dem Schraubenrad 20 gehaltert. Der Referenzfühler
52 ist durch eine Kontermutter 56 gesichert. An dem
Schraubenrad
20 ist stromabwärts auf dem Boden des "Topfes" des Mittelteils 22 ein Markenträger
58 angebracht. Wie aus Figur 1 und 2 ersichtlich ist, besteht der Markenträger 58
aus einer sich senkrecht zur Umlaufachse erstreckenden kreisförmigen Scheibe 60
aus nichtleitendem Material. Diese Scheibe 60 trägt Marken 62, die von strahlenförmig
angeordneten Streifen in Form von dunnen Schichten aus gut leitfähigem Material
gebildet sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zehn solche Marken
62 vorgesehen. Die Marken 62 können mittels der Technik der gedruckten Schaltungen
als sehr dünne Kupferschichten hergestellt werden.
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Jede der Marken 62 erzeugt bei richtiger axialer Lage des Schraubenrades
20 einen Zählimpuls an dem Referenzfühler 52, der über ein Kabel 64 zu einem Anschluß
66 geführt wird. Die Zählimpulse des Meßfühlers 48 liegen an einem Anschluß 68.
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Bei normalem Betrieb stehen die Impulszahlen der Zählimpulse von Meß-
und Referenzfühler in einem bestimmten Verhältnis zueinander, nämlich im Verhältnis
der Anzahl der Flügel 38 zur Anzahl der Marken 62. Eine Vergleichseinrichtung 70
erhält die Zählimpulse von Meß- und Referenzfühler 48 bzw. 52 und bildet daraus
das Verhältnis. Dieses Verhältnis wird mit einem Sollwert verglichen. Bei einer
Abweichung von diesem Sollwert wird ein Fehlersignal erzeugt. Das Fehlersignal erregt
ein Relais 72, über das ein Alarmmelder 74 einschaltbar ist.
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Die Zählimpulse von Meßfühler 48 gehen außerdem über einen Meßumformer
76 auf eine analoge Belastungsanzeige. Die Zählimpulse
von dem
Referenzfühler 52 steuern über einen Meßumformer einen Belastungsschreiber.
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Die Dehnungen des Schraubenrades werden außerdem durch ein Meßwerk
in üblicher (nicht dargestellter) Weise gezählt.
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Die beschriebene Anordnung wirkt wie folgt: Wenn durch Abbrechen oder
Verbiegen eines Flügels 38 der Meßfühler bei jeder Umdrehung einen Zählimpuls zu
wenig liefert, dann spricht die Vergleichseinrichtung 70 an und erzeugt ein Fehlersignal.
Das gleiche geschieht, wenn infolge eines radialen Schlags des Schraubenrades 20
einzelne Flügel außerhalb des Ansprechbereichs des Meßfühlers 48 an diesem vorbeilaufen,
Wenn durch Auslaufen der Lager das Schraubenrad 20 sich zu weit nach links in Figur
1 bewegt, so daß es in die Nähe der Kante 80 des Meßraumes 40 gelangt und die Charakteristik
des Schraubenradzählers verändert wird, kommt die Scheibe 60 mit den Marken 62 an
der Stirnfläche des Referenzfühlers 52 schleifend zur Anlage. Dabei werden die dünnen
Schichten der Marken 62 abgerieben, so daß schließlich die Zählimpulse am Referenzfühler
52 wegfallen. Auch das bewirkt die Erzeugung eines Fehlersignals. Das Maß a", um
welches sich das Schraubenrad maximal in axialer Richtung verlagern darf, kann mittels
des Feingewindes 54 feinfühlig eingestellt werden.